CMS Masterclass - מדידת J/Ψ
DE EN FR HE HU IT JP LT
NL PL PT RU SP TR ZH
דף זה משתמש iSpy-online . כדי להשתמש בiSpy-webgl , לראות CMS Masterclass Documentation .


אתם עומדים לחקור התפרקויות שמייצרות זוגות של מיואונים (muons) כדי להחליט אלו אירועים מהווים מועמדים לתהליך היווצרות של חלקיק J/Ψ
(מֶזוֹן charm-anticharm או, בעברית, קֶסֶם-אנטיקסם). לאחר מכן תצרו, עבור אירועים שעברו את "טריגר התלמיד", היסטוגרמה במטרה לחשב את מסת החלקיק.



רקע

כאשר חלקיק J/Ψ מתפרק, הוא מייצר בדרך כלל זוג של מיואונים. התבוננו בקפידה בשני האירועים שלמטה. האם תוכלו למצוא עדות לזוגות של מיואונים (עקבות אדומות) באחד האירועים או בשניהם? האם אחד מהם מהווה מועמד לתהליך J/Ψ? האם העדות חלשה או חזקה? באיזו מידה אתם בטוחים במסקנה שלכם?
אירוע חייב לעבור שני מבחנים לפני שייחשב למועמד לתהליך J/Ψ. בהמשך תשתמשו בשיטת דירוג על מנת לקבוע באיזו מידה אתם בטוחים במסקנות שלכם. כל צוות יחקור 100 אירועים. אתם התלמידים תחליטו בשיתוף עם המדריכים ועם המורים איזה משקל להעניק לקריטריונים ולדירוגים השונים. את הדירוגים תרשמו בגיליון נתונים מיוחד.

מבחן ראשון: מטענים הפוכים

על מנת שאירוע יהווה מועמד לתהליך J/Ψ הוא יצטרך לייצר שתי עקבות של מיואונים בעלי מטענים חשמליים הפוכים.
  • אם שתי העקבות מתעקמות באותו הכיוון בתוך מגנט הסולנואיד (solenoidal magnet), הממוקם בתוך הגלאי HCal Outer, אזי למטעני שני החלקיקים סימן שווה, והם לא נובעים מהתפרקות J/Ψ. (לאור עובדה זו, מהו מטען ה-J/Ψ?)
הערה: תצוגת ה-X-Y מראה בצורה מהמנה את מטעני החלקיקים. תצוגות אחרות יכולות להטעות אתכם בנושא זה.
אם האירוע לא עובר את מבחן המטען, הוא מהווה כמעט בוודאות תהליך שונה מהתפרקות J/Ψ. דרגו אותו כ-"0" (ראו למטה).
מבחן שני: איכות עקבות המיואונים

אם שני מיואונים עוברים את "מבחן המטענים", דרגו את הסבירות של מועמד J/Ψ ע"י דירוג של כל אחת משתי עקבות המיואונים. אם מופיעות יותר משתי עקבות, דרגו את הטובות ביותר שהן בעלות מטענים הפוכים.
  • בדקו האם לכל מיואון "עקבה גלובלית" (global muon track), ז"א עקבה ברורה שמתארת את מלוא מסלול המיואון דרך כל רכיבי הגלאי. (הערה: המונחים "tracker muon" ו-"stand-alone muon" מתייחסים לעקבות של מיואונים שמופיעות ברכיבים מסוימים של גלאי ה-CMS בלבד.)
  • בדקו האם עבור כל עקבה של מיואון מסומנות פגיעות (hits) מרובות ברכיבי הגלאי המכונים Drift Tubes (DT), Resistive Plate Chambers (RPC) , או
    Cathode Strip Chambers (CSC). כל אלה הם רכיבים של גלאי המיואונים ב-CMS, ועקבות שמחוץ למגנט העל-מוליך מחושבים בעזרת נתונים ממרכיבים אלה.
  • בדקו האם העקבה אינה נובעת מסילון (jet) של חלקיקים, שנראה כחרוט בתצוגת האירועים.
שימו לב שתצטרכו לשחק עם תצוגת האירועים ולהדליק או לכבות אופציות כגון "CSC hits" על מנת להבין את עקבות המיואונים בצורה מיטבית. וודאו שהחלון של iSpy Online מוגדל, כך שתוכלו לראות את הכפתורים בפנל השמאלי.


מרכיביו של אירוע מועמד לתהליך J/Ψ


לפני שתתחילו

אם אינכם מכירים את הסימולטור iSpy Online, פנו למבוא או שאלו את המורה או את המדריך שלכם.


דרגו את המועמדים לתהליך J/Ψ

השתמשו בהנחיות שלמעלה כדי לדרג את האירועים המועמדים. השתמשו בקריטריונים שלכם בצורה עקבית וקפדנית. הדירוג של אירוע מועמד מתבסס על חקירת המיאונים שלכם בתצוגת האירועים:
0: אין סיכוי
1: מתאים בספק
2: מתאים בצורה סבירה
3: מתאימה בצורה טובה
רשמו את הדירוג לכל אירוע בגיליון הנתונים . חישוב המסות – החלק השני של תרגיל ה – masterclass – מופעל רק, אם נרשמו דירוגי מיאונים בגיליון.

במקרה של אירועים חריגים או אירועים שקשים לדירוג התייעצו עם תלמידים אחרים, עם מורים או עם מדריכים, והפעילו את הקריטריונים שלכם באופן עקבי.

עקביות כללית

כמה אירועים מכל רמת דירוג מופיעים בקבוצת מאה האירועים שלכם? ערכו השוואה עם צוותים אחרים. אם המספרים שונים מאוד, דונו בשימוש שלכם בקריטריונים והחליטו, האם אחד הצוותים יצטרך לבצע התאמות.

נתונים נוספים

אם סיימתם לנתח את כל מאה האירועים, התחילו לנתח חבילת נתונים חדשה (רצוי אחת שאותה הצוותים האחרים לא ניתחו). ישנם נתונים עבור 2000 אירועים. ככל שתנתחו יותר אירועים, תוצאתכם הסופית (הקבוצתית) תהיה טובה יותר.


תוצאות

את החלק הבא של התרגיל תבצע כל הקבוצה בשיתוף עם מדריך.
  1. החליטו אלו רמות של דירוג תרצו לכלול בחישוב המסה, לדוגמה: אירועים המדורגים "3" בלבד, כל האירועים המדורגים "2" או "3", וכו'.
  2. העתיקו את תוצאות חישובי המסה עבור האירועים שבחרתם מגיליון הנתונים.
  3. הציגו את המסות שבחרתם בסעיף הקודם בצורת היסטוגרמה (תרשים מסה - mass plot).
  4. דונו מחדש בהחלטות שקיבלתם לפני הפקת ההיסטוגרמה על מנת לשפר את תרשים המסה.
  5. שמרו את תרשים המסה הטוב ביותר עבור חלקיק ה- J/Ψ.
  6. דונו בפרשנות של התוצאה הסופית (הקבוצתית) ובתרומה של כל אחד מהצוותים.